(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削材のみをブラストガンから、顔料として鉄より卑な犠牲防食効果を有する金属を含む塗料が予め塗装された塗装鋼材に対し吹き付け、該塗装鋼材に対し吹き付けられた研削材を一旦回収し、該回収された研削材を、塗装が行われる前の鋼材表面に対して乾式ブラストすることにより、鋼材の電位を防食電位以下に下げることを特徴とする塗装工程における鋼材表面の素地調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗装工程における鋼材表面の素地調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鋼材の塗装を行う場合、鋼材表面から異物（錆、ミルスケール、水、油、埃、化学物質、その他）を除去すると共に、鋼材表面を粗くし塗膜との接触面積を増加させ塗膜の付着性を良くするために、該鋼材表面に対し圧縮空気と研削材（研掃材）を同時に噴射するサンドブラスト等の素地調整を行うようになっている。
【０００３】
例えば、（社）日本道路協会発行の「鋼道路橋塗装・防食便覧」には、素地調整の程度が１種〜４種まで規定され、それぞれの処理面の状態、処理方法の具体例が示されている。
【０００４】
そして、前記鋼材の塗装において、その塗膜寿命に影響を及ぼす要因としては、前記素地調整の他に、塗装回数、塗料の種類、その他の因子が挙げられるが、前記塗膜寿命に対する素地調整の寄与率は、全体の約５０［％］を占めると言われており、塗装品質を向上させる上で素地調整は非常に重要となっている。
【０００５】
又、湿度が５０［％］以下である場合、素地調整後の急速な表面酸化（戻り錆）は発生しないが、湿度が６０［％］程度では素地調整からおよそ四時間経過後に急速な戻り錆が発生し、更に湿度が８０［％］以上では戻り錆発生までの時間が素地調整から約二時間となり、特に夜間は結露による戻り錆が塗膜寿命に大きく影響するため、夕刻以降の屋外での素地調整作業並びに塗装作業はなるべく避ける必要があると共に、素地調整後は放置制限時間以内に速やかに塗装しなければならない。
【０００６】
尚、前述の如き素地調整に関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４４３５３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前記特許文献１に開示されたものでは、素地調整として乾式のサンドブラストの代わりに湿式のウォーターブラストを行うようにしているため、腐食抑制剤を添加した大量の水が必要で且つ高圧水に対する安全対策が必要となり、非常に手間がかかり費用も嵩むと共に、廃水処理できる環境でないと使用不可能になるという欠点を有していた。
【０００９】
本発明は、斯かる実情に鑑み、腐食抑制剤を添加した大量の水並びに高圧水に対する安全対策が不要で、場所を選ばず手間や費用をかけずに素地調整を行うことができ、且つ鋼材に対し防錆性を付与して戻り錆発生までの時間を延長させることができ、塗装作業に関する制約を緩和し得る塗装工程における鋼材表面の素地調整方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、研削材のみをブラストガンから、顔料として鉄より卑な犠牲防食効果を有する金属を含む塗料が予め塗装された塗装鋼材に対し吹き付け、該塗装鋼材に対し吹き付けられた研削材を一旦回収し、該回収された研削材を、塗装が行われる前の鋼材表面に対して乾式ブラストすることにより、鋼材の電位を防食電位以下に下げることを特徴とする塗装工程における鋼材表面の素地調整方法にかかるものである。
【００１１】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１２】
前述の如く、研削材のみをブラストガンから、顔料として鉄より卑な犠牲防食効果を有する金属を含む塗料が予め塗装された塗装鋼材に対し吹き付け、該塗装鋼材に対し吹き付けられた研削材を一旦回収すると、該回収された研削材には、塗装鋼材に予め塗装された塗料が付着していると共に、剥がれ落ちた塗料も混在し、鉄より卑な犠牲防食効果を有する金属が含まれている形となる。このため、前記回収された研削材を、塗装が行われる前の鋼材表面に対して乾式ブラストすることにより、鋼材の電位を防食電位以下に下げると、鋼材に対し防錆性が付与されて戻り錆発生までの時間を延長させることが可能となる。
【００１３】
又、特許文献１に開示されたものとは異なり、素地調整として湿式のウォーターブラストではなく乾式ブラストを行うようにしているため、腐食抑制剤を添加した大量の水が不要で且つ高圧水に対する安全対策が不要となり、手間がかからず費用も少なくて済むと共に、廃水処理できる環境でなくても使用可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の塗装工程における鋼材表面の素地調整方法によれば、腐食抑制剤を添加した大量の水並びに高圧水に対する安全対策が不要で、場所を選ばず手間や費用をかけずに素地調整を行うことができ、且つ鋼材に対し防錆性を付与して戻り錆発生までの時間を延長させることができ、塗装作業に関する制約を緩和し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の塗装工程における鋼材表面の素地調整方法の第一参考例を示す概要構成図である。
【図２】本発明の塗装工程における鋼材表面の素地調整方法の第一参考例において、亜鉛が混入された研削材を用い乾式ブラストにて素地調整した試験片を海水中に浸漬させ、自然電位を測定した結果を示す図である。
【図３】本発明の塗装工程における鋼材表面の素地調整方法の実施例を示す概要構成図である。
【図４】本発明の塗装工程における鋼材表面の素地調整方法の第二参考例を示す概要構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明の塗装工程における鋼材表面の素地調整方法の第一参考例であって、塗装が行われる前の鋼材１表面に対し、鉄より卑な犠牲防食効果を有する金属が混入された研削材を乾式ブラストすることにより、鋼材１の電位を防食電位以下に下げるようにしたものである。
【００１８】
本第一参考例の場合、前記鉄より卑な犠牲防食効果を有する金属として、例えば、粒径がおよそ７［μｍ］の亜鉛粒子を用いると共に、前記研削材として、例えば、粒径がおよそ７１０［μｍ］のアルミナ粒子を用い、該アルミナ粒子に対する亜鉛粒子の混入量を０、１、３、５、１０、１５、２０［ｗｔ％］とし、該混合粒子をブラストガン２から使用圧力およそ３［ｋｇｆ／ｃｍ2］（≒３×９．８×１０-2［ＭＰａ］）で鋼材１に吹き付け、素地調整を行ない、平均気温１０［℃］、湿度２０［％］、二日目〜三日目にかけて降雨という屋外暴露環境下で五日間、前記鋼材１の表面状態の経過を観察した。錆の評価は、錆びた部分の面積分率で評価し、JIS K 5600-8-3に定義された錆の等級Ｒｉ（degree of rusting）を元にして、Ｒｉ０〜Ｒｉ５の六段階で等級付けをし、その結果を下記の表１に示す。尚、この場合、素地調整後の湿度は２０［％］であって５０［％］以下であり、時間単位での急速な表面酸化（戻り錆）は発生しないため、表１には日数単位でのデータを記載してある。
【００１９】
因みに、前記等級Ｒｉと錆の面積との関係は、Ｒｉ０が０［％］、Ｒｉ１が０．０５［％］、Ｒｉ２が０．５［％］、Ｒｉ３が１［％］、Ｒｉ４が８［％］、Ｒｉ５が４０〜５０［％］となっている。表１の三日経過後の比較結果から明らかなように、亜鉛混入量が０〜３［ｗｔ％］では違いが見られないが、５［ｗｔ％］以上の亜鉛を混入することで錆の発生率が軽減可能となることが確認された。又、亜鉛混入量を１０［ｗｔ％］以上としても大きな変化は見られないことから防錆性を発揮させるためには、亜鉛混入量を１０［ｗｔ％］とすることが望ましい。
【００２０】
図２は亜鉛粒子が５［ｗｔ％］混入されたアルミナ粒子からなる研削材を用い乾式ブラストにて素地調整した試験片（鋼材１）を３［ｗｔ％］の海水中に浸漬し、自然電位を測定した結果を示す図であって、測定開始時の初期電位は−０．９６［Ｖ ｖｓ．ＳＣＥ］で亜鉛の自然電位に由来する値を示した。このことからも亜鉛が鋼材１表面に存在していることが明らかである。又、図２において防食電位（−０．７７［Ｖ ｖｓ．ＳＣＥ］）以下となるＸの範囲では鋼材１は防食されており、
Ｚｎ＋１／２Ｏ2＋Ｈ2Ｏ→Ｚｎ（ＯＨ）2
という反応が起きているのに対し、前記防食電位を越えたＹの範囲では、前記鋼材１の電位が防食電位よりも貴であることから、
Ｆｅ＋１／２Ｏ2＋Ｈ2Ｏ→Ｆｅ（ＯＨ）2
という反応が起き、鋼材１の腐食反応が進行していると考えられる。このような電位測定において図２のＸの範囲の挙動を示す鋼材１であれば、屋外暴露環境においても防食性（防錆性）を発揮すると考えられる。尚、図２に示すデータはあくまでも条件として腐食環境が非常に厳しい海水中に鋼材１を浸したものであるため、Ｘの範囲がおよそ１５０［ｓ］と短くなっているが、海水中ではない地上における屋外暴露環境では、素地調整後に戻り錆が発生するまでの時間は充分に長くなる。
【００２１】
又、前記研削材に亜鉛を混入することで研削効果にどのような影響が出るかを評価するために、亜鉛粒子が混入されていないアルミナ粒子からなる研削材を用い乾式ブラスト（ブラスト回数は五回）にて素地調整した試験片（鋼材１）の面粗度と、亜鉛粒子が１０［ｗｔ％］混入されたアルミナ粒子からなる研削材を用い乾式ブラスト（ブラスト回数は五回）にて素地調整した試験片（鋼材１）の面粗度とを比較する試験を行った。この試験において、鋼材１の表面からランダムに抜き取った各部分における、表面粗さを表すパラメータである算術平均粗さ（Ｒａ）は、下記の表２に示す如く、亜鉛混入量が０［ｗｔ％］の場合には４．２［μｍ］であるのに対し、亜鉛混入量が１０［ｗｔ％］の場合には４．１５［μｍ］となり、又、鋼材１の表面からランダムに抜き取った各部分における、表面粗さを表すパラメータである十点平均粗さ（ＲｚJIS）は、下記の表２に示す如く、亜鉛混入量が０［ｗｔ％］の場合には３５［μｍ］であるのに対し、亜鉛混入量が１０［ｗｔ％］の場合には４１．３［μｍ］となった。
【表２】
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【００２２】
この試験結果は、研削材に亜鉛を混入した場合においても、研削材に亜鉛を混入しない場合と同等の面粗度になって充分な研削効果が得られることを意味し、錆が除去されていることも目視にて確認されたため、研削材に亜鉛を混入しても鋼材１表面に対する塗膜の密着性に悪影響を及ぼす心配はない。尚、前記算術平均粗さ（Ｒａ）と十点平均粗さ（ＲｚJIS）は、JIS B 0601(2001)・JIS B 0031に定義されている。
【００２３】
更に、下記の表３は、亜鉛粒子が混入されていないアルミナ粒子からなる研削材を用い乾式ブラストにて素地調整した試験片（鋼材１）に塗装を行った後の塗膜の付着力と、亜鉛粒子が１０［ｗｔ％］混入されたアルミナ粒子からなる研削材を用い乾式ブラストにて素地調整した試験片（鋼材１）に塗装を行った後の塗膜の付着力とを比較測定した結果を示すものであって、塗料として無機ジンクリッチペイントと変性エポキシ樹脂塗料を用い、完全乾燥後のそれぞれの塗膜の表面に接着剤にて引張試験用の端子を接着し、該端子を塗膜に対し垂直に引っ張ることにより、剥離が生じた際の引張力を塗膜の付着力として記録したものである。
【表３】
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【００２４】
又、上記の表３には、塩水噴霧試験（３００［ｈｒ］）実施後の比較測定結果も示してある。一般に、(社)日本鋼構造協会発行の「鋼構造物塗膜調査マニュアル」に掲載されているように、前記剥離が生じた際の引張力で表される塗膜の付着力は、２［ＭＰａ］以上あれば問題ないとされており、表３からも明らかなように、鋼材１表面に亜鉛を付着させても塗膜の付着力に悪影響を及ぼす心配はない。
【００２５】
本第一参考例の如く、塗装が行われる前の鋼材１表面に対し、鉄より卑な犠牲防食効果を有する金属として亜鉛が混入された研削材をブラストガン２から乾式ブラストすることにより、鋼材１の電位を防食電位以下に下げると、鋼材１に対し防錆性が付与されて戻り錆発生までの時間を延長させることが可能となる。
【００２６】
又、特許文献１に開示されたものとは異なり、素地調整として湿式のウォーターブラストではなく乾式ブラストを行うようにしているため、腐食抑制剤を添加した大量の水が不要で且つ高圧水に対する安全対策が不要となり、手間がかからず費用も少なくて済むと共に、廃水処理できる環境でなくても使用可能になる。
【００２７】
こうして、腐食抑制剤を添加した大量の水並びに高圧水に対する安全対策が不要で、場所を選ばず手間や費用をかけずに素地調整を行うことができ、且つ鋼材１に対し防錆性を付与して戻り錆発生までの時間を延長させることができ、塗装作業に関する制約を緩和し得る。
【００２８】
図３は本発明の塗装工程における鋼材表面の素地調整方法の実施例であって、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図１に示す第一参考例と同様であるが、本実施例の特徴とするところは、図３に示す如く、研削材として、例えば、粒径がおよそ７１０［μｍ］のアルミナ粒子を用い、該アルミナ粒子からなる研削材のみをブラストガン２から使用圧力およそ３［ｋｇｆ／ｃｍ2］（≒３×９．８×１０-2［ＭＰａ］）で、顔料として亜鉛粉末を含む無機ジンクリッチペイントが予め塗装された塗装鋼材３に対し吹き付け、該塗装鋼材３に対し吹き付けられた研削材を一旦回収し、該回収された研削材をブラストガン２から前記塗装鋼材３の場合と同様の条件で鋼材１に吹き付け、素地調整を行なうようにした点にある。
【００２９】
図３に示す実施例の場合、前記回収された研削材には、塗装鋼材３に予め塗装された無機ジンクリッチペイントが付着していると共に、剥がれ落ちた無機ジンクリッチペイントも混在し、亜鉛が含まれている形となるため、前記回収された研削材をブラストガン２から鋼材１に吹き付けて素地調整を行なうと、該鋼材１表面には亜鉛層が形成されることとなる。
【００３０】
こうして、本実施例においても、第一参考例の場合と同様、腐食抑制剤を添加した大量の水並びに高圧水に対する安全対策が不要で、場所を選ばず手間や費用をかけずに素地調整を行うことができ、且つ鋼材１に対し防錆性を付与して戻り錆発生までの時間を延長させることができ、塗装作業に関する制約を緩和し得る。
【００３１】
図４は本発明の塗装工程における鋼材表面の素地調整方法の第二参考例であって、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図１に示す第一参考例と同様であるが、本第二参考例の特徴とするところは、図４に示す如く、研削材として、例えば、粒径がおよそ７１０［μｍ］のアルミナ粒子を用い、該アルミナ粒子からなる研削材を、顔料として亜鉛粉末を含む無機ジンクリッチペイント溶液に浸し、これを濾過して乾燥させ、凝集物は粉砕し、外周に亜鉛がコーティングされた研削材をブラストガン２（図１参照）から使用圧力およそ３［ｋｇｆ／ｃｍ2］（≒３×９．８×１０-2［ＭＰａ］）で、鋼材１に吹き付け、素地調整を行なうようにした点にある。
【００３２】
図４に示す第二参考例の場合、前記外周に亜鉛がコーティングされた研削材をブラストガン２（図１参照）から鋼材１に吹き付けて素地調整を行なうと、該鋼材１表面にはやはり亜鉛層が形成されることとなる。
【００３３】
こうして、第二参考例においても、第一参考例並びに実施例の場合と同様、腐食抑制剤を添加した大量の水並びに高圧水に対する安全対策が不要で、場所を選ばず手間や費用をかけずに素地調整を行うことができ、且つ鋼材１に対し防錆性を付与して戻り錆発生までの時間を延長させることができ、塗装作業に関する制約を緩和し得る。
【００３４】
尚、本発明の塗装工程における鋼材表面の素地調整方法は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３５】
１  鋼材
２  ブラストガン
３  塗装鋼材
【図１】
0005556456.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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